[科普中国]-山地超高压气藏复杂井筒测井技术

测井采集技术要求及困难

1、山地勘探对测井资料提出的要求

(1)库车地区储层成分和结构成熟度低，很多区域储层岩性、物性差，表现为低孔、低渗的特征，孔隙度测井资料必须精度高。

(2)储层的岩性、物性差等因素，导致气藏气水过渡带复杂，气水界面难以确定，测井资料必须能够识别气水界面。

(3)在薄互层的地区，测井资料必须分辨薄层。

(4)库车地区由于地表复杂、构造复杂等特点，造成物探解释难度大，测井资料必须进行单井构造精细解释，标定地震层位，提高构造成图精度，降低勘探风险。

(5)钻井工程亦迫切需要测井提供压力预测和各种岩石物理强度参数等，供钻井工程设计参考。

2．复杂井筒条件对测井采集施工带来的困难及对测井资料的影响

(1)井斜大、狗腿井段多，井壁垮塌严重，用常规工艺进行测井采集施工难度极大，安全事故频繁，测井资料由于遇卡严重失真，无法完成测井采集任务。

(2)井壁垮塌严重，井径极不规则，很多对井眼要求较高的测井系列因资料受井径影响不能真实地反映地层信息。

(3)钻井液密度大，目的层段温度高，对井下测井仪器耐压和耐温技术指标要求高。

(4)钻井液密度大，钻井周期长，侵入深，目的层受污染严重，特别是井眼穿过盐层后，矿化度达到饱和状态，对普通感应电阻率测井影响较大。

(5)由于高压气藏压力大，常常在测井作业施工中伴随井筒溢流等现象，从工程安全角度考虑，必须限制测井仪在井筒中的滞留时问。

(6)钻井液中的气侵现象和比例极高的重晶石粉含量及井壁的不规则严重地影响中子一密度测井资料的品质。

采集配套技术通过对常规测井、随钻测井、钻杆传输测井、小井眼仪器测井几套施工工艺的对比、综合分析，对施工工艺进行了大力改造，包括大力加强井眼准备，采用高强度电缆，增加导向装置、扶正器、短节等措施，形成了针对性强的常规测井施工工艺；同时，大力引进测井新技术，利用几种方法联合配套施工以取全取准测井资料，完成这种恶劣条件下的测井数据采集。

1)快速平台测井采集技术

针对超高压气藏气侵的影响以及潜在的井涌、井喷的危险因素，在超高压气藏井眼环空较小的情况下，要求测井仪器尽可能短，而测井速度尽可能快，同时要求取全取准反映地层地质信息的资料。这些客观存在的问题与难题，采用常规测井仪器无法满足上述要求，为此，引进了PLATFORM EXPRESS(快速平台)技术，它是测井采集的一项革新技术。与类似的三组合仪器相比，其测井速度提高了2倍，所提供的结果更可靠，并且占用的钻井时问明显缩短。测井速度高、安装与刻度时间缩短和现场处理周转快这几大特点都有助于提高效益。

2)阵列感应测井采集技术

面对高密度、高矿化度钻井液的侵入影响，常规的电阻率测井仪器因其探测深度浅，无法克服钻井液侵入对地层真电阻率的影响，而高矿化度的盐水钻井液电阻率低，井眼对感应电阻率的分流影响大，使得测量的视电阻率与地层真电阻率差别较大，从而影响对地层流体性质的识别。为解决上述难题，采用新一代阵列感应仪器以克服钻井液侵人的影响，高分辨率方位侧向仪器以克服高矿化度钻井液的影响。同时，井场计算机功能的迅猛发展使仪器设计人员能够研究一些新的方法对深度探测和垂向分辨率聚焦型感应仪加以改进。实际应用表明，通过地面采集计算机可以灵活地将原始测量结果以不同的权值处理成不同需求的深与浅高分辨率曲线，这一方法的主要突破是测量值的探测深度沿袭了常规深侧向(LLD)的优点，但其纵向分辨率的精度更高，更适宜于薄层评价。

3)偶极横波成像测井采集技术

在山地超高压地层复杂井筒条件下声波采集中，受井眼、地层物性特性的限制，单极声波测井仪无法在砂泥岩剖面上采集到横波速度，而无法利用计算出的纵横波时差和泊松比在相对致密的储层段识别气水边界和寻找可能的产气层段。引用偶极横波成像测井仪(DSI)在山地超高压地层采集可克服这一缺点。

DSI仪器有8个阵列接收器、一个单极发射器和两个偶极发射器。接收器阵列对传播波场可进行广泛的空间采样，以便进行全波列分析。发射器和接收器阵列的排列可测量到较深传播深度的声波信息。同时在大多数情况下，可以使测井采集速度提高一倍，并能与其他测井仪器进行组合测井，节省钻进时间；它所测量的常规声波曲线无论是在裸眼井还是在套管井都与声波测井仪的测井曲线有很好的可对比性。

4)全井眼微电阻率成像测井采集技术

山地高陡构造复杂地质情况，决定了地震采集信息的精度较差，而较差的精度导致对地层构造解释的不确定性因素增加。山地高陡构造复杂的地质特征需要采用信息量大、精度更高、覆盖井眼面积最广的测井仪来满足地质解释应用的需要。

5)核磁共振成像测井采集技术
山地复杂的地质条件，储层岩性、物性变化大，孔隙空间结构复杂，储层厚薄不均,采用常规测井资料评价储层的有效性和流体性质难度极大。

核磁共振(NMR)测井提供了求解储层评价中与孔喉尺寸密切相关参数的手段，它可以根据密度、中子及CMR孔隙度之间的差异确定粘土束缚水体积。该体积可用于泥质砂岩威克斯曼一史密斯或双水模型测井解释中，作为束缚水导致的低电阻油气层。另外，核磁共振测井的CMR仪器是一种可组合的极板型NMR仪器，测量的信号响应约有90%来自仪器前面1.25～2.5cm之间的地层，仪器的垂向分辨率极高，与其他测井系列对比，不仅极大地降低了井眼凹凸不平、泥饼及地层损害对信号的影响，而且对薄互层储层及油气层的识别精度很高。

解释技术1．深探测阵列感应成像测井处理解释技术

阵列感应成像钡4井不同于已往感应测井，它是在原始测量信号基础上，采用软件聚焦方法生成不同的固定径向探测深度的纵向分辨率可变的多条电阻率测井。阵列感应测井具有测井信息多、资料处理复杂等特点，提高了感应测井的径向探测深度和纵向分辨率。为解决山地超高压气藏复杂井眼高矿化度、高密度盐水钻井液侵入问题，在库车地区优选采集阵列感应成像测井系列，有斯伦贝谢的AIT测井仪、阿特拉斯的HDIL测井仪和哈里伯顿的HRAI测井仪。这些测井系列引入塔里木盆地的时候，国内外还没有一个软件能够同时处理这三家公司的阵列感应测井资料，为了最大限度地应用阵列感应成像测井资料，在库车山地超高压气藏的测井处理、解释应用中，形成了一套可处理这三家阵列感应测井资料的技术方法，下面分3个方面进行介绍。

1)地层侵入带划分及其主要影响因素

阵列感应测井特点是每一条曲线都有固定的探钡4深度，这与双感应测井不同。因此，可用阵列感应测井电阻率曲线特征，来反映钻井液滤液分布，划分侵入剖面的各个带。从所测的阵列感应测井径向电阻率变化特征来看，没有发生典型台阶型特征。钻井液滤液侵入气、油、水层可归为四段式模型：靠近井壁的第一段，由于钻井液侵入影响最大，冲洗程度高，因此，电阻率变化最大；第二段，钻井液滤液侵入影响次之，地层电阻率变化次
之；第三段，也就是过渡段到原状地层段，钻井液滤液侵入影响很小，地层电阻率变化很小；第四段原状地层段，没有钻井液滤液侵入影响，电阻率不变化。因此，可用阵列感应测井径向变化率来划分侵入剖面的各个带。

一般水层侵入半径小，而且内外半径差别很小；油气层侵入半径大，而且内外半径差别很大，这是由于地层孔隙中流体性质引起的。当其他条件固定时，钻井液滤液侵入地层的深度受两个因素的控制：一是泥饼渗透率；二是地层的孔渗特性。而且侵入半径r与隙度成负相孔关性，也就是说孔隙度、渗透性好的地层，侵入半径反而小；侵入半径，．与冲洗带饱和度亦成负相关性，也就是说冲洗程度高，冲洗带饱和度大，侵入半径反而小。

钻井液滤液在侵入压差作用下侵入储层。地层侵入带孔隙中流体按驱替、混合、扩散过程分布，可用电阻率反映其分布形式。对于钻井液滤液侵入带任一点，电阻率变化值由其中流体电阻率变化和含水饱和度变化值确定。

2)阵列感应测井资料处理

利用阵列感应测井研究钻井液滤液侵入特性和其中流体分布规律是测井储层评价的重要一环。为了做好储层评价，阵列感应资料处理应包括6个方面：①电阻率径向成像，将5条或6条固定探测深度的阵列感应测井值转化成一定探测深度24维或48维阵列数据；②钻井液滤液侵入剖面成像，对径向电阻率变化进行积分，钻井液滤液侵入地层的单位厚度体积用成像方法显示可以看出钻井液滤液沿径向分布状况；③侵入带水电阻率径向成像，可以通过侵入带电阻率的变化趋势来计算侵入带水的电阻率值；④饱和度径向成像。

3)阵列感应测井资料解释方法

油井钻探过程中，渗透性地层往往被钻井液滤液侵入，形成钻井液滤液侵入带。研究钻井液滤液侵入地层特性是测井储层评价的重要一环。阵列感应测井是研究钻井液滤液侵人地层特性的非常重要的手段。因此，阵列感应测井解释首先要充分研究和利用地层的侵入特性。

当地层水电阻率与钻井液滤液电阻率反差大时，即Rmf / R大于2时，自然电位在渗透层处有较大异常时，由于储层钻井液滤液侵入的影响，不同探测深度的感应测井曲线在渗透层上相互分开，用此响应，可以把有侵入特性的砂岩与周围非渗透层分开。

2．全井眼微电阻率成像测井(FMI/FMS)处理解释技术

成像测井FMI/FMS(FMS指微电阻率扫描成像测井)可以提供大量的直观信息用于储层的评价和地层解释。为研究克拉2气田的沉积储层，在克拉201与克拉203井采集了微电阻率成像测井。在FMI/FMS资料的图像处理方面，国内外均处于研究、探索阶段；在解释方面也没有一套成熟的方法。塔里木油田研究人员在大量岩心与成像对比的基础上，结合塔里木FMI资料应用的实际情况，给出了一种由浅入深、由分析到综合的层次解释方法及具体操作步骤；在资料处理方面应用图像分割技术，实现了从FMI/FMs图像中将地层中有用目标从背景中分离出来的目标。

3.核磁共振成像测井资料处理技术

利用核磁测井资料确定储层参数。核磁测井与其他测井方法在孔隙度解释中的不同之处就是核磁测井能解释束缚流体和可动流体孔隙度。采用新一代的核磁共振测井仪测井，还能解释出粘土束缚流体孔隙度。

应用效果超高压气藏复杂井筒测井配套技术是库车山地勘探过程中形成的成熟技术，它主要包括井下测井施工工艺配套技术、井下测井仪器采集配套技术、测井资料处理配套技术与测井资料解释配套技术。

复杂井筒条件下测井采集施工工艺配套技术主要包括在线扶正器、导向器与柔性短节，这些井下工具与井下采集仪器组合在一起进行井下施工，大大减少了遇阻遇卡的次数，节约了测井时间，提高了测井时效，缩短了钻井周期。

超高压气藏复杂井筒测井采集配套技术包括CSU与MAXIS一500系列地面配套组合，井下快速平台组合仪器、阵列感应成像仪、偶极横波成像仪、高分辨率方位侧向仪、微电阻率成像仪、核磁共振成像仪，应用上述仪器克服了高温、高压、高密度、高矿化度井筒条件的影响，取全取准了反映地层地质信息的测井资料，为下步测井资料处理与解释奠定了基础。 超高压气藏测井资料处理技术包括常规测井资料处理配套技术，测井新方法、新技术处理配套技术以及综合地质、地震、测井配套处理技术。

在常规测井资料处理配套技术中，包括了井眼环境校正，深度匹配、标准化、多矿矿物(或多岩性)优化体积模型技术，岩心标定或检验处理技术等，这些配套成型的技术对日常生产和油气评价起了关键的作用。

综合地质、地震、测井配套处理技术，主要以井眼为基础，开展单井井旁构造精细解释与沉积相研究，从单井到多井，再经过过井地震测井线与VSP测井结合，开展储层横向预测以及标定地震构造解释。在库车山地的勘探中，修正了一系列因地表条件复杂、地震信息反映不清的解释，节约了大量的科研费用、地震施工处理费用，产生了良好的经济效益。

而测井资料配套解释技术，主要围绕储层综合油气水评价、产能预测以及储层参数纵横向变化规律而展开。它结合地质录井、岩心分析、试油资料，从单井精细解释到多井对比解释直到探明储量参数评价技术，为下步勘探开发、工程施工提供可靠的油气水评价与产能预测结果，为上报不同阶段的储量提供可靠的参数保证。1